(57)【要約】  床下に効率良く配置できる車両用燃料電池システムを提供する。  本発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動に関連する補機と、前記燃料電池の発電電力を変換するコンバータと、を床下に備え、車両前後方向に沿って、前記燃料電池、前記補機および前記コンバータを直列に配置し、前記補機を前記燃料電池と隣り合わせに配置してなる。
2011142017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の作動に関連する補機と、
前記燃料電池の発電電力を変換するコンバータと、を床下に備え、
車両前後方向に沿って、前記燃料電池、前記補機および前記コンバータを直列に配置し、前記補機を前記燃料電池と隣り合わせに配置してなる車両用燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池は、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなると共に、セル積層方向一端部側で酸化ガスおよび燃料ガスが給排されるものであり、
車両前後方向前側から、前記コンバータ、前記補機、前記燃料電池の順に直列に配置してなる請求項１記載の車両用燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池は、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなると共に、セル積層方向一端部側で酸化ガスが給排され且つセル積層方向他端部側で燃料ガスが給排されるものであり、
車両前後方向前側から、前記コンバータ、前記燃料電池、前記補機の順に直列に配置してなる請求項１記載の車両用燃料電池システム。
【請求項４】
前記補機は、前記燃料電池への流体給排に関連する機器と、当該機器に接続される配管又は／及び配線とを含むものである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用燃料電池システムを搭載した燃料電池車両であって、
車両前部に形成されたコンパートメント内に、前記コンバータと前記補機と前記燃料電池を制御する制御部と、前記燃料電池と前記コンバータを冷却するためのラジエータと、前記コンバータと電気的に接続された車両駆動用のトラクションモータと、前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を圧送するエアコンプレッサと、が配置され、
前記コンパートメントの後方の車室下に形成された床下空間に、前記コンバータ、前記補機および前記燃料電池が配置されてなる燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を備えた車両用燃料電池システムおよび燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）の電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とする燃料電池システムが注目されている。この燃料電池システムを車載した車両には、車両床下へシステムを搭載したものがある。【０００３】
このように、車両床下へシステムを搭載する技術として、燃料電池と、コンバータと、補機とを床下に配置し、その際に燃料電池の左右にコンバータを配置したもの（例えば、特許文献１参照）、燃料電池と、補機と、コンバータ回路とを車両の床下に配置し、電気配線を単純化したもの（例えば、特許文献２参照）、車両フロアに昇圧コンバータ、燃料電池を配置した構造のものなどがある（例えば、特許文献３参照）。【０００４】
また、燃料電池、補機を車両前部の空間内に配置し、重心バランスを安定させた構造のもの（例えば、特許文献４参照）、車両床下に補機、燃料電池、電力変換装置の順に配置し、レイアウト性を高めた構造のもの（例えば、特許文献５参照）、さらには、車両床下に補機、燃料電池、電力変換調整装置の順に配置し、配管の短縮化を図った構造のものもある（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０１５６１６号公報
【特許文献２】特開２００９−１１３６２３号公報（２，４，６頁、図１）
【特許文献３】特開２０１０−００４６６６号公報（２，６，８頁、図２）
【特許文献４】特開２００５−３０６２０７号公報（２，４，５頁、図２，５）
【特許文献５】特開２００６−０７６４８５号公報（２，３頁、図１）
【特許文献６】特開２００６−１１３６２３号公報（２〜４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両床下のスペースは、十分な室内スペースを確保するために、車幅方向及び高さ方向へ制限される。
このため、燃料電池システムを構成する燃料電池、補機、コンバータ（以下、これらを総称して「システム構成要素」ということがある。）を車両床下に車載する場合には、システム構成要素のみならず、システム構成要素間を連結する配管や配線の配索性（配線作業の容易化、配線の単純化等）にも配慮しつつ、床下の限られたスペース内に効率良く配置する必要がある。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、車両用燃料電池システムを床下に効率良く配置可能にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の車両用燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の作動に関連する補機と、前記燃料電池の発電電力を変換するコンバータと、を床下に備え、車両前後方向に沿って、前記燃料電池、前記補機および前記コンバータを直列に配置し、前記補機を前記燃料電池と隣り合わせに配置してなる。【０００９】
この構成の車両用燃料電池システムによれば、車両の床下に配置される燃料電池、同じく床下に配置されるコンバータ、および同じく床下に配置される燃料電池用の補機が、車両前後方向に直列に配置されている。このような配置では、コンバータ、補機および燃料電池のそれぞれの間における配管および配線の接続関係（以下、単に「配索」ということがある。）は、燃料電池とコンバータとの間の配線のみ交錯する部分が生じるものの、他は冗長な配索とはならずに良好となる。
このため、これらコンバータ、補機、および燃料電池をそれらに接続された配管および配線も含めて車両床下の車幅方向および上下方向に狭いスペースに効率良く配置することができる。【００１０】
また、本発明の車両用燃料電池システムにおいて、前記燃料電池が、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなると共に、セル積層方向一端部側で酸化ガスおよび燃料ガスが給排されるものである場合には、車両前後方向前側から、前記コンバータ、前記補機、前記燃料電池の順に直列に配置しても良い。【００１１】
また、本発明の車両用燃料電池システムにおいて、前記燃料電池が、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなると共に、セル積層方向一端部側で酸化ガスが給排され且つセル積層方向他端部側で燃料ガスが給排されるものである場合には、車両前後方向前側から、前記コンバータ、前記燃料電池、前記補機の順に直列に配置しても良い。【００１２】
前記補機は、前記燃料電池への流体給排に関連する機器と、当該機器に接続される配管又は／及び配線とを含むものである。燃料電池への流体給排としては、例えば酸化ガス、燃料ガス、燃料電池やコンバータの冷却に供される冷却液の給排が該当する。【００１３】
本発明の燃料電池車両は、上記いずれかに記載の車両用燃料電池システムを搭載した燃料電池車両であって、車両前部に形成されたコンパートメント内に、前記コンバータと前記補機と前記燃料電池を制御する制御部と、前記燃料電池と前記コンバータを冷却するためのラジエータと、前記コンバータと電気的に接続された車両駆動用のトラクションモータと、前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を圧送するエアコンプレッサと、が配置され、前記コンパートメントの後方の車室下に形成された床下空間に、前記コンバータ、前記補機および前記燃料電池が配置されてなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料電池、補機、コンバータをそれらに接続された配管および配線も含めて車両床下に効率良く配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の車載レイアウトを示す平面図である。
【図３】第１実施形態の車載レイアウトを示す断面図である。
【図４】実施例１の車載レイアウトを説明するための図表である。
【図５】比較例１の車載レイアウトを説明するための図表である。
【図６】比較例２の車載レイアウトを説明するための図表である。
【図７】第２実施形態の車載レイアウトを説明するための図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明に係る燃料電池システムの第１実施形態の全体構成を説明する。この燃料電池システム１は燃料電池車両の車載発電システムであり、燃料電池２０、酸化ガス供給系ＡＳＳ、燃料ガス供給系ＦＳＳ、燃料電池冷却系ＦＣＣＳ、電力系ＥＳ、コンバータ冷却系ＤＣＣＳ、制御部５０等を備えている。
【００１７】
燃料電池２０は、反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）の供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなる燃料電池スタックとして構成されている。酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガスとしての空気を燃料電池２０に供給するための系である。燃料ガス供給系ＦＳＳは、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２０に供給するための系である。電力系ＥＳは、電力の充放電を制御するための系である。燃料電池冷却系ＦＣＣＳは、燃料電池２０を冷却するための系である。コンバータ冷却系ＤＣＣＳは、後述するＤＣ／ＤＣコンバータ４１を冷却するための系である。制御部５０は、燃料電池システム１全体を統括制御するコントローラである。
【００１８】
酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガス流路１１と酸化オフガス流路１２とを有している。酸化ガス流路１１は、燃料電池２０のカソードに供給される酸化ガス（空気）が流れる流路である。酸化オフガス流路１２は、燃料電池２０から排出された酸化オフガス（空気オフガス）が流れる流路である。
【００１９】
酸化ガス流路１１には、空気（酸化ガス）から微粒子を除去するエアフィルタＡ１、空気を圧送するエアコンプレッサＡ２、及び空気に所要の水分を加える加湿器Ａ２１、エアコンプレッサＡ２からの圧送空気の供給を遮断又は許容するための遮断弁Ａ３が設けられている。エアフィルタＡ１には、空気流量を検出する不図示のエアフローメータ（流量計）が設けられている。エアコンプレッサＡ２は、モータＭによって駆動される。このモータＭは、後述の制御部５０によって駆動制御される。
【００２０】
酸化オフガス流路１２には、燃料電池２０の出口側の流路を開閉するための遮断弁Ａ４、圧力調整弁Ａ５、及び加湿器Ａ２１が設けられている。圧力調整弁Ａ５は、燃料電池２０への供給空気圧を設定する調圧（減圧）器として機能する。制御部５０は、エアコンプレッサＡ２を駆動するモータＭの回転数及び圧力調整弁Ａ５の開度面積を調整することによって、燃料電池２０への供給空気圧や供給空気流量を制御する。
【００２１】
燃料ガス供給系ＦＳＳは、水素供給源３０と、燃料ガス流路３１と、循環流路３２と、循環ポンプＨ１３と、排気排水流路３３とを有している。燃料ガス流路３１は、水素供給源３０から燃料電池２０のアノードに供給される水素ガス（燃料ガス）が流れる流路である。循環流路３２は、燃料電池２０から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を燃料ガス流路３１に帰還させるための流路である。循環ポンプＨ１３は、循環流路３２内の水素オフガスを燃料ガス流路３１に圧送するポンプである。排気排水流路３３は、循環流路３２に分岐接続される流路である。
【００２２】
水素供給源３０は、例えば高圧水素タンクで構成され、高圧（例えば、３５ＭＰａ〜７０ＭＰａ）の水素ガスを貯蔵するものであるが、いわゆる燃料改質器や水素吸蔵合金等であっても良い。遮断弁Ｈ１を開くと、水素供給源３０から燃料ガス流路３１に水素ガスが流出する。水素ガスは、レギュレータＨ２やインジェクタＨ３により、例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２０に供給される。
【００２３】
燃料ガス流路３１には、遮断弁Ｈ１と、レギュレータＨ２と、インジェクタＨ３と、不図示の圧力センサ等が設けられている。遮断弁Ｈ１は、水素供給源３０からの水素ガスの供給を遮断又は許容するための弁である。レギュレータＨ２は、水素ガスの圧力を調整するものである。インジェクタＨ３は、燃料電池２０への水素ガス供給量を制御するものである。
【００２４】
レギュレータＨ２は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置であり、例えば、一次圧を減圧する機械式の減圧弁などで構成される。機械式の減圧弁は、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする構成を有する。インジェクタＨ３の上流側にレギュレータＨ２を配置することにより、インジェクタＨ３の上流側圧力を効果的に低減させることができる。
【００２５】
インジェクタＨ３は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタＨ３は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座と、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に格納保持され噴射孔を開閉する弁体とを備えている。
【００２６】
インジェクタＨ３の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、制御部５０から出力される制御信号によってインジェクタＨ３のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御することが可能なように構成されている。インジェクタＨ３は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタＨ３のガス流路に設けられた弁体の開口面積（開度）及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する。
【００２７】
循環流路３２には、気液分離器Ｈ１１及び排気排水弁Ｈ１２を介して、排気排水流路３３が接続されている。排気排水弁Ｈ１２は、制御部５０からの指令によって作動することにより、循環流路３２内の不純物を含む水素オフガスと水分とを外部に排出するための弁である。排気排水弁Ｈ１２の開弁により、循環流路３２内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環系内を循環する水素オフガス中の水素濃度を上げることができる。
【００２８】
排気排水弁Ｈ１２を介して排出される水素オフガスは、酸化オフガス流路１２を流れる空気オフガスと混合され、不図示の希釈器によって希釈される。循環ポンプＨ１３は、循環系内の水素オフガスをモータ駆動により燃料電池２０に循環供給する。
【００２９】
電力系ＥＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、トラクションインバータ４２と、トラクションモータ４３と、バッテリ４４と、補機類等を備えている。燃料電池システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とトラクションインバータ４２とが並列に燃料電池２０に接続するパラレルハイブリッドシステムとして構成されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とトラクションモータ４３とは、トラクションインバータ４２を介して電気的に接続されている。
【００３０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、バッテリ４４から供給される直流電圧を昇圧してトラクションインバータ４２に出力する機能と、燃料電池２０が発電した直流電力又は回生制動によりトラクションモータ４３が回収した回生電力を降圧してバッテリ４４に充電する機能とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のこれらの機能により、バッテリ４４の充放電が制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１による電圧変換制御により、この燃料電池２０の運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）が制御される。
【００３１】
燃料電池２０には、電圧センサＳ１と電流センサＳ２とが取り付けられている。電圧センサＳ１は、燃料電池２０の出力端子電圧（セル電圧）を検出するためのセンサである。電流センサＳ２は、燃料電池２０の出力電流を検出するためのセンサである。
【００３２】
バッテリ４４は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギ貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ４４としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。バッテリ４４には、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）を検出するためのＳＯＣセンサが取り付けられている。
【００３３】
トラクションインバータ４２は、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータである。トラクションインバータ４２は、制御部５０からの制御指令に従って、燃料電池２０又はバッテリ４４から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、トラクションモータ４３の回転トルクを制御する。トラクションモータ４３は、例えば三相交流モータであり、燃料電池車両の動力源を構成する。
【００３４】
補機類は、燃料電池２０の作動に関連する周辺機器類であり、より具体的には、燃料電池システム１内の各部に配置されている各モータ（例えば、ポンプ類などの動力源）、これらのモータを駆動するためのインバータ類、及び各種の車載補機類（例えば、エアコンプレッサＡ２、インジェクタＨ３、冷却液ポンプＣ２、ラジエータＣ１など）を総称するものである。
【００３５】
以下、これら補機類のうち、特に燃料電池２０への流体給排に関連する機器、言い換えれば、空気、水素ガスおよび後述する冷却液の給排に関連する機器、さらに具体的には、例えば酸化ガス供給系ＡＳＳにおける遮断弁Ａ３，Ａ４、加湿器Ａ２１及び圧力調整弁Ａ５、燃料ガス供給系ＦＳＳにおけるレギュレータＨ２、インジェクタＨ３、気液分離器Ｈ１１、排気排水弁Ｈ１２及び循環ポンプＨ１３、後述する燃料電池冷却系ＦＣＣＳにおける温度センサＴ１，Ｔ２、およびこれらに接続される配管又は配線を含むものを補機４５と称して説明する。
【００３６】
燃料電池冷却系ＦＣＣＳは、ラジエータＣ１と、冷却液ポンプＣ２と、冷却液往路Ｃ３と、冷却液復路Ｃ４とを有している。ラジエータＣ１は、燃料電池２０を冷却するための冷却液を放熱して冷却するものである。冷却液ポンプＣ２は、冷却液を燃料電池２０とラジエータＣ１との間で循環させるためのポンプである。
【００３７】
冷却液往路Ｃ３は、ラジエータＣ１と燃料電池２０とを繋ぐ流路であって、温度センサＴ１と冷却液ポンプＣ２が設けられている。冷却液ポンプＣ２が駆動することで、冷却液はラジエータＣ１から燃料電池２０へと冷却液往路Ｃ３を通って流れる。冷却液復路Ｃ４は、燃料電池２０とラジエータＣ１とを繋ぐ流路であって、温度センサＴ２が設けられている。冷却液ポンプＣ２が駆動することで、燃料電池２０を冷却した冷却液はラジエータＣ１へと還流する。
【００３８】
コンバータ冷却系ＤＣＣＳは、ラジエータＣ１１と、冷却液ポンプＣ１２と、冷却液往路Ｃ１３と、冷却液復路Ｃ１４とを有している。ラジエータＣ１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を冷却するための冷却液を放熱して冷却するものである。冷却液ポンプＣ１２は、冷却液をＤＣ／ＤＣコンバータ４１とラジエータＣ１１との間で循環させるためのポンプである。
【００３９】
冷却液往路Ｃ１３は、ラジエータＣ１１とＤＣ／ＤＣコンバータ４１とを繋ぐ流路であって、温度センサＴ１１と冷却液ポンプＣ１２が設けられている。冷却液ポンプＣ１２が駆動することで、冷却液はラジエータＣ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ４１へと冷却液往路Ｃ１３を通って流れる。冷却液復路Ｃ１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とラジエータＣ１１とを繋ぐ流路であって、温度センサＴ１２が設けられている。冷却液ポンプＣ１２が駆動することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を冷却した冷却液はラジエータＣ１１へと還流する。
【００４０】
制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェイスを備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システム１の各部を制御するものである。例えば、制御部５０は、イグニッションスイッチから出力される起動信号ＩＧを受信すると、燃料電池システム１の運転を開始する。その後、制御部５０は、アクセルセンサから出力されるアクセル開度信号ＡＣＣや、車速センサから出力される車速信号ＶＣなどを基に、燃料電池システム１全体の要求電力を求める。
【００４１】
そして、制御部５０は、燃料電池２０とバッテリ４４とのそれぞれの出力電力の配分を決定し、燃料電池２０の発電量が目標電力に一致するように、酸化ガス供給系ＡＳＳ及び燃料ガス供給系ＦＳＳを制御するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を制御して、燃料電池２０の運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）を制御する。
【００４２】
更に、制御部５０は、アクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、例えば、スイッチング指令として、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各交流電圧指令値をトラクションインバータ４２に出力し、トラクションモータ４３の出力トルク、及び回転数を制御する。更に、制御部５０は、燃料電池冷却系ＦＣＣＳ及びコンバータ冷却系ＤＣＣＳを制御して燃料電池２０やＤＣ／ＤＣコンバータ４１が適切な温度に維持されるように制御する。
【００４３】
次に、図２及び図３を参照しながら、本実施形態に係る燃料電池システム１の車載レイアウトについて説明する。
車両（燃料電池車両）Ｖの前部に形成されたコンパートメント１００内には、トラクションインバータ４２とトラクションモータ４３と制御部５０が配置されている。また、コンパートメント１００内には、図２及び図３においては図示を略すが、図１に示すエアフィルタＡ１およびエアコンプレッサＡ２と、ラジエータＣ１およびラジエータＣ１１も配置されている。
【００４４】
そして、コンパートメント１００よりも車両後方の床下、すなわち、車室１０１下の床下空間１０２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、補機４５と、燃料電池２０とが、車両前後方向前側から、この順に上下左右の位置を概ね合わせて直列に配置されている。
【００４５】
燃料電池２０は単セルの積層方向の一方の端板（セル積層方向一端部）２０ａを車両前方に向けて、また、他方の端板（セル積層方向他端部）２０ｂを車両後方に向けて配置されている。なお、本実施形態の燃料電池２０は、車両前方側の端板２０ａに当該燃料電池２０への配管の接続部がすべて纏められている。また、この端板２０ａ側が燃料電池２０の総マイナス極とされ、反体側の端板２０ｂ側が総プラス極とされている。
【００４６】
そして、燃料電池２０の車両後方位置、例えば後部座席の背もたれシート１１０下よりもトランクルーム１０３側の位置に水素供給源３０が配置されている（図３参照）。
【００４７】
以上述べた第１実施形態によれば、車両の床下に配置される燃料電池２０、同じく床下に配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ４１および同じく床下に配置される燃料電池２０用の補機４５が、車両前後方向前側からＤＣ／ＤＣコンバータ４１、補機４５、燃料電池２０の順に直列に配置されているため、これらＤＣ／ＤＣコンバータ４１、補機４５および燃料電池２０を車両床下において車幅方向および上下方向に狭いスペースに効率良く配置することができる。
【００４８】
よって、燃料電池２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を床下のサイドメンバ間の幅を使用して搭載することが可能になる。また、燃料電池２０を車両後部側に配置することができるため、前部座席（運転席、助手席）の足下クロスメンバの高さ方向の制限を避けることができ、燃料電池２０のセルの高さを確保することができる。
【００４９】
なお、上記第１実施形態の配置による優れた効果を検証するため、車両前後方向前側からＤＣ／ＤＣコンバータ４１、補機４５、燃料電池２０の順に直列に配置した実施例１と、車両前後方向前側から補機４５、燃料電池２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の順に直列に配置した比較例１と、車両前後方向前側から補機４５、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、燃料電池２０の順に直列に配置した比較例２とを比較した。
【００５０】
なお、燃料電池２０は燃料電池システム１の構成要素としては最大級の部品であるのに対して、補機４５およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１は比較的大きめの部品ではあるものの燃料電池２０よりは小さい。
【００５１】
（実施例１）
まず、実施例１の車載レイアウトについて、図４を参照しながら説明する。
図４中の「ＦＣ」は燃料電池２０、「ＦＣエア」は酸化ガス供給系ＡＳＳ、「ＦＣ水素」は燃料ガス供給系ＦＳＳ、「ＦＣ冷却」は燃料電池冷却系ＦＣＣＳ、「高電圧」は高電圧系の配線（メインの電源ライン）、「低電圧」は低電圧系の配線（１２Ｖバッテリ系）、「補機」は補機４５、「ＦＤＣ」はＤＣ／ＤＣコンバータ４１、「ＦＤＣ冷却」はコンバータ冷却系ＤＣＣＳをそれぞれ示している（後述の図５〜図７も同様）。
【００５２】
なお、図４において、黒丸は配管や配線が接続しなければならない部分（システム構成要素）を示し、白丸は配管や配線が横切らざるを得ない部分（システム構成要素）を示している（後述の図５〜図７も同様）。
【００５３】
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣエア」＞
コンパートメント１００内に配置されたエアフィルタＡ１から導入した空気を燃料電池２０に供給するための酸化ガス流路１１は、前記燃料ガス供給系ＦＳＳの配管よりも大径の配管によって形成されている。この配管は、コンパートメント１００から床下に入り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を車幅方向に横切って（以下、単に「横切って」等ということがある。）、補機４５の加湿器Ａ２１及び遮断弁Ａ３に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００５４】
また、燃料電池２０から排出された空気オフガスを車外へと導出するための酸化オフガス流路１２は、前記酸化ガス流路１１の配管と同様、前記燃料ガス供給系ＦＳＳの配管よりも大径の配管によって形成されている。この配管は、床下において、燃料電池２０から延出して補機４５の遮断弁Ａ４、圧力調整弁Ａ５及び加湿器Ａ２１に接続した後、燃料電池２０を横切って水素供給源３０よりも後方に延出し、最終的に車外に開口している。
【００５５】
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣ水素」＞
車両後部に配置された水素供給源３０からの水素ガスを燃料電池２０に供給するため燃料ガス流路３１は、前記酸化ガス供給系ＡＳＳの配管よりも小径の配管によって形成されている。この配管は、車両後部から床下に入り、燃料電池２０を横切って補機４５のレギュレータＨ２及びインジェクタＨ３に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００５６】
また、燃料電池２０から排出された水素オフガスを燃料ガス流路３１に戻すための循環流路３２は、前記燃料ガス流路３１の配管と同様、前記酸化ガス供給系ＡＳＳの配管よりも小径の配管によって形成されている。この配管は、床下において、燃料電池２０から延出して補機４５の気液分離器Ｈ１１及び排気排水弁Ｈ１２に接続した後、酸化オフガス流路１２に接続している。
【００５７】
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣ冷却」＞
コンパートメント１００内に配置されたラジエータＣ１からの冷却液を冷却液ポンプＣ２によって燃料電池２０に導入するための冷却液往路Ｃ３は、前記燃料ガス供給系ＦＳＳの配管よりも大径の配管によって形成されている。この配管は、コンパートメント１００から床下に入り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って補機４５の温度センサＴ１に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００５８】
また、燃料電池２０からの冷却液をラジエータＣ１に導入するための冷却液復路Ｃ４は、前記冷却液往路Ｃ３の配管と同様、前記燃料ガス供給系ＦＳＳの配管よりも大径の配管によって形成されている。この配管は、床下において、燃料電池２０から延出して補機４５の温度センサＴ２に接続した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切ってコンパートメント１００内に入り、ラジエータＣ１に接続している。
【００５９】
＜「ＦＣ」の項目中の「高電圧」＞
燃料電池２０の端板２０ａ側の総マイナス極からの高電圧配線（以下、ＦＣ系高電圧配線）は、前記酸化ガス供給系ＡＳＳや燃料電池冷却系ＦＣＣＳの配管よりも小径の電線である。この電線は、床下において、燃料電池２０の端板２０ａから延出して補機４５を横切り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００６０】
燃料電池２０の端板２０ｂ側の総プラス極からのＦＣ系高電圧配線は、前記総マイナス極からのＦＣ系高電圧配線と同様、前記酸化ガス供給系ＡＳＳや燃料電池冷却系ＦＣＣＳの配管よりも小径の電線である。この電線は、床下において、燃料電池２０の端板２０ｂから延出して当該燃料電池２０および補機４５を横切り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００６１】
＜「ＦＣ」の項目中の「低電圧（ＣＭ）」＞
燃料電池２０の端板２０ａ側からのセル電圧測定用の低電圧配線（以下、ＦＣ系低電圧配線）は、前記酸化ガス供給系ＡＳＳや燃料電池冷却系ＦＣＣＳの配管よりも小径の電線群である。この電線群は、床下において、補機４５およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切ってコンパートメント１００内に入り、制御部５０に接続している。
【００６２】
＜「補機」の項目中の「高電圧」＞
コンパートメント１００内に配置されたトラクションインバータ４２からの高電圧配線（以下、補機系高電圧配線）は、前記ＦＣ系高電圧配線及びＦＣ系低電圧配線の電線よりも大径の電線である。この電線は、コンパートメント１００から床下に入り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って補機４５の循環ポンプＨ１３に接続している。
【００６３】
＜「補機」の項目中の「低電圧」＞
コンパートメント１００内に配置された制御部５０からの低電圧配線（以下、補機系低電圧配線）は、前記補機系高電圧配線と同様、前記ＦＣ系高電圧配線及びＦＣ系低電圧配線の電線よりも大径の電線である。この電線は、コンパートメント１００から床下に入り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って補機４５の弁類及びセンサ類に接続されている。
【００６４】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「高電圧」＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの高電圧配線（以下、ＦＤＣ系高電圧配線）は、前記ＦＣ系高電圧配線及びＦＣ系低電圧配線の電線よりも大径の電線である。この電線は、床下からコンパートメント１００内に入り、トラクションインバータ４２を介してトラクションモータ４３に接続している。
【００６５】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「低電圧」＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの低電圧配線（以下、ＦＤＣ系低電圧配線）は、前記ＦＤＣ系高電圧配線と同様、前記ＦＣ系高電圧配線及びＦＣ系低電圧配線の電線よりも大径の信号線である。この信号線は、床下からコンパートメント１００内に入り、制御部５０に接続している。
【００６６】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「ＦＤＣ冷却」＞
コンパートメント１００内に配置されたラジエータＣ１１からの冷却液を冷却液ポンプＣ１２によってＤＣ／ＤＣコンバータ４１に供給するための冷却液往路Ｃ１３は、前記燃料電池冷却系ＦＣＣＳの配管よりも小径の配管によって形成されている。この配管は、コンパートメント１００から床下に入り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００６７】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの冷却液をラジエータＣ１１に導入するための冷却液復路Ｃ１４は、前記冷却液往路Ｃ１３と同様、燃料電池冷却系ＦＣＣＳの配管よりも小径の配管によって形成されている。この配管は、床下からコンパートメント１００内に入り、ラジエータＣ１１に接続している。
【００６８】
以上のとおり、この実施例１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、補機４５および燃料電池２０のそれぞれの間における配管および配線の接続関係（配索）は、燃料電池２０とＤＣ／ＤＣコンバータ４１との間の配線のみ交錯するものの他は冗長な配索とはならずに良好である。
【００６９】
（比較例１）
次に、比較例１の車載レイアウトについて、図５を参照しながら説明する。
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣエア」＞
コンパートメント１００内に配置されたエアフィルタＡ１から導入した空気を燃料電池２０に供給するための酸化ガス流路１１を形成する配管は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の加湿器Ａ２１及び遮断弁Ａ３に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００７０】
また、燃料電池２０から排出された空気オフガスを車外へと導出するための酸化オフガス流路１２を形成する配管は、床下において、燃料電池２０から延出して補機４５の遮断弁Ａ４、圧力調整弁Ａ５及び加湿器Ａ２１に接続した後、燃料電池２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って水素供給源３０よりも後方に延出し、最終的に車外に開口している。
【００７１】
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣ水素」＞
車両後部に配置された水素供給源３０からの水素ガスを燃料電池２０に供給するための燃料ガス流路３１を形成する配管は、車両後部から床下に入り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１及び燃料電池２０を横切って補機４５のレギュレータＨ２及びインジェクタＨ３に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００７２】
また、燃料電池２０から排出された水素オフガスを燃料ガス流路３１に戻すための循環流路３２を形成する配管は、床下において、燃料電池２０から延出して補機４５の気液分離器Ｈ１１及び排気排水弁Ｈ１２に接続した後、酸化オフガス流路１２に接続している。
【００７３】
＜「ＦＣ」項目中の「ＦＣ冷却」＞
コンパートメント１００内に配置されたラジエータＣ１からの冷却液を冷却液ポンプＣ２によって燃料電池２０に導入するための冷却液往路Ｃ３を形成する配管は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の温度センサＴ１に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００７４】
また、燃料電池２０からの冷却液をラジエータＣ１に導入するための冷却液復路Ｃ４を形成する配管は、床下において、燃料電池２０から延出して補機４５の温度センサＴ２に接続した後、コンパートメント１００内に入り、ラジエータＣ１に接続している。
【００７５】
＜「ＦＣ」の項目中の「高電圧」＞
燃料電池２０の端板２０ａ側の総マイナス極からのＦＣ系高電圧配線は、床下において、燃料電池２０の端板２０ａから延出して当該燃料電池２０を横切り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
燃料電池２０の端板２０ｂ側の総プラス極からのＦＣ系高電圧配線は、床下において、燃料電池２０の端板２０ｂから延出してＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００７６】
＜「ＦＣ」の項目中の「低電圧（ＣＭ）」＞
燃料電池２０の端板２０ａ側からのセル電圧測定用のＦＣ系低電圧配線は、床下において燃料電池２０の端板２０ａから延出して補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、制御部５０に接続している。
【００７７】
＜「補機」の項目中の「高電圧」＞
コンパートメント１００内に配置されたトラクションインバータ４２からの補機系高電圧配線は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の循環ポンプＨ１３に接続している。
【００７８】
＜「補機」の項目中の「低電圧」＞
コンパートメント１００内に配置された制御部５０からの補機系低電圧配線は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の弁類及びセンサ類に接続されている。
【００７９】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「高電圧」＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からのＦＤＣ系高電圧配線は、床下において燃料電池２０及び補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、トラクションインバータ４２を介してトラクションモータ４３に接続している。
【００８０】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「低電圧」＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からのＦＤＣ系低電圧配線は、床下において燃料電池２０及び補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、制御部５０に接続している。
【００８１】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「ＦＤＣ冷却」＞
コンパートメント１００内に配置されたラジエータＣ１１からの冷却液を冷却液ポンプＣ１２によってＤＣ／ＤＣコンバータ４１に供給するための冷却液往路Ｃ１３を形成する配管は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５及び燃料電池２０を横切った後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００８２】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの冷却液をラジエータＣ１１に導入するための冷却液復路Ｃ１４を形成する配管は、床下において燃料電池２０及び補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、ラジエータＣ１１に接続している。
【００８３】
この比較例１では、補機４５、燃料電池２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１間の配策は交錯せず良好である。また、燃料電池２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を床下のサイドメンバ間の幅を使用して搭載することが可能になる。
しかしながら、燃料電池２０を車両後部側に配置することができないため、前部座席（運転席、助手席）の足下クロスメンバの高さ方向の制限を避けることができず、燃料電池２０のセルの高さを確保することができない。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は高さ方向に不利であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１への配線が補機４５および燃料電池２０を多く横切ることになる。
【００８４】
（比較例２）
次に、比較例２の車載レイアウトについて、図６を参照しながら説明する。
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣエア」＞
コンパートメント１００内に配置されたエアフィルタＡ１から導入した空気を燃料電池２０に供給するための酸化ガス流路１１を形成する配管は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の加湿器Ａ２１及び遮断弁Ａ３に接続した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って燃料電池２０に接続している。
【００８５】
また、燃料電池２０から排出された空気オフガスを車外へと導出するための酸化オフガス流路１２を形成する配管は、床下において、燃料電池２０から延出してＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切り、補機４５の遮断弁Ａ４、圧力調整弁Ａ５及び加湿器Ａ２１に接続した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１及び燃料電池２０を横切って水素供給源３０よりも後方に延出し、最終的に車外に開口している。
【００８６】
＜「ＦＣ」の項目中の「ＦＣ水素」＞
車両後部に配置された水素供給源３０からの水素ガスを燃料電池２０に供給するための燃料ガス流路３１を形成する配管は、車両後部から床下に入り、燃料電池２０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って補機４５のレギュレータＨ２及びインジェクタＨ３に接続した後、燃料電池２０に接続している。
【００８７】
また、燃料電池２０から排出された水素オフガスを燃料ガス流路３１に戻すための循環流路３２を形成する配管は、床下において、燃料電池２０から延出してＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切り、補機４５の気液分離器Ｈ１１及び排気排水弁Ｈ１２に接続した後、酸化オフガス流路１２に接続している。
【００８８】
＜「ＦＣ」項目中の「ＦＣ冷却」＞
コンパートメント１００内に配置されたラジエータＣ１からの冷却液を冷却液ポンプＣ２によって燃料電池２０に導入するための冷却液往路Ｃ３を形成する配管は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の温度センサＴ１に接続した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切って燃料電池２０に接続している。
【００８９】
また、燃料電池２０からの冷却液をラジエータＣ１に導入するための冷却液復路Ｃ４を形成する配管は、床下において、燃料電池２０から延出してＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切り、補機４５の温度センサＴ２に接続した後、コンパートメント１００内に入り、ラジエータＣ１に接続している。
【００９０】
＜「ＦＣ」の項目中の「高電圧」＞
燃料電池２０の端板２０ａ側の総マイナス極からのＦＣ系高電圧配線は、床下において、燃料電池２０の端板２０ａから延出してＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
また、燃料電池２０の端板２０ｂ側の総プラス極からのＦＣ系高電圧配線は、床下において、燃料電池２０の端板２０ｂから延出して当該燃料電池２０を横切り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００９１】
＜「ＦＣ」の項目中の「低電圧（ＣＭ）」＞
燃料電池２０の端板２０ａ側からのセル電圧測定用のＦＣ系低電圧配線は、床下において燃料電池２０の端板２０ａから延出してＤＣ／ＤＣコンバータ４１及び補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、制御部５０に接続している。
【００９２】
＜「補機」の項目中の「高電圧」＞
コンパートメント１００内に配置されたトラクションインバータ４２からの補機系高電圧配線は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の循環ポンプＨ１３に接続している。
【００９３】
＜「補機」の項目中の「低電圧」＞
コンパートメント１００内に配置された制御部５０からの補機系低電圧配線は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５の弁類及びセンサ類に接続されている。
【００９４】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「高電圧」＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からのＦＤＣ系高電圧配線は、床下において補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、トラクションインバータ４２を介してトラクションモータ４３に接続している。
【００９５】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「低電圧」＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からのＦＤＣ系低電圧配線は、床下において補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、制御部５０に接続している。
【００９６】
＜「ＦＤＣ」の項目中の「ＦＤＣ冷却」＞
コンパートメント１００内に配置されたラジエータＣ１１からの冷却液を冷却液ポンプＣ１２によってＤＣ／ＤＣコンバータ４１に供給するための冷却液往路Ｃ１３を形成する配管は、コンパートメント１００から床下に入り、補機４５を横切った後、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に接続している。
【００９７】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１からの冷却液をラジエータＣ１１に導入するための冷却液復路Ｃ１４を形成する配管は、床下において補機４５を横切った後、コンパートメント１００内に入り、ラジエータＣ１１に接続している。
【００９８】
この比較例２では、燃料電池２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を床下のサイドメンバ間の幅を使用して搭載することが可能になる。しかしながら、補機４５と燃料電池２０との配管がＤＣ／ＤＣコンバータ４１を横切り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とコンパートメント１００との間の配線が補機４５を横切るため、交錯度が大きい。
【００９９】
以上説明したように、上記比較例１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１が燃料電池２０の後方に配置されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とコンパートメント１００をつなぐ配線および配管が補機４５および燃料電池２０を横切る必要があるのに対し、実施例１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１が補機４５の前側に配置されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とコンパートメント１００をつなぐ配線および配管が補機４５および燃料電池２０を横切る必要がなくなる。
よって、燃料電池２０、補機４５およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を車両床下において車幅方向の狭いスペースに効率良く配置することができる。
【０１００】
また、上記比較例２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１が補機４５の後方に配置されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とコンパートメント１００をつなぐ配線および配管が補機４５を横切る必要があるのに対し、実施例１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１が補機４５の前側に配置されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とコンパートメント１００をつなぐ配線および配管が補機４５を横切る必要がなくなる。
よって、燃料電池２０、補機４５およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を車両床下において車幅方向の狭いスペースに効率良く配置することができる。
【０１０１】
次に、本発明に係る燃料電池システムの第２実施形態について、主に図７を参照しながら第１実施形態との相違部分を中心に説明する。
【０１０２】
第２実施形態では、コンパートメント１００の車両後方の床下には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、燃料電池２０と、補機４５とが、車両前後方向前側から、この順に上下左右の位置を概ね合わせて直列に配置されており、補機４５の車両後方には、水素供給源３０が配置されている。
【０１０３】
また、第２実施形態では、燃料電池２０の一方の端板、すなわち、コンパートメント１００側の端板２０ａに、酸化ガス供給系ＡＳＳの酸化ガス流路１１と、燃料電池冷却系ＦＣＣＳとが接続されており、燃料電池２０の他方の端板、すなわち、水素供給源３０側の端板２０ｂに、酸化ガス供給系ＡＳＳの酸化オフガス流路１２と、燃料ガス供給系ＦＳＳが接続されている。
【０１０４】
そして、端板２０ａに接続される酸化ガス流路１１、冷却液往路Ｃ３及び冷却液復路Ｃ４が一纏まりの配管群２００として構成されている。一方、上記レギュレータＨ２、インジェクタＨ３、気液分離器Ｈ１１、排気排水弁Ｈ１２、循環ポンプＨ１３、およびこれらに接続される配管及び配線が一纏まりの補機４５として構成とされている。
このため、本実施形態の補機４５および配管群２００は、第１実施形の補機４５よりも更に小さいシステム構成要素になっている。
【０１０５】
以上に述べた第２実施形態によれば、車両の床下に配置される燃料電池２０、同じく床下に配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ４１および同じく床下に配置される補機４５とが、車両前後方向前側からＤＣ／ＤＣコンバータ４１、燃料電池２０、補機４５の順に直列に配置されているので、コンバータ、補機および燃料電池のそれぞれの間における配管および配線の接続関係（配索）は、第１実施形態の場合と同様、燃料電池とコンバータとの間の配線のみ交錯する部分が生じるものの、他は冗長な配索とはならずに良好となる。
よって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、燃料電池２０および補機４５を車両床下において車幅方向の狭いスペースに効率良く配置することができる。
【０１０６】
また、第１実施形態と比べて配管群２００を補機４５から分離した分、補機４５全体の体格が小さくなるため、燃料ガス供給系ＦＳＳの経路短縮と配管の配策しやすさが向上する。ただし、補機４５のスペースと配管群２００のスペースとが分離することで燃料電池２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１の車両前後方向長さが圧迫されることになり、性能および搭載性の点では第１実施形態の方が有利である。
【０１０７】
第２実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１が燃料電池２０および補機４５の前側に配置されているため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とコンパートメント１００をつなぐ配線および配管が補機４５および燃料電池２０を横切る必要がなくなる。よって、燃料電池２０、補機４５およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１を車両床下において車幅方向の狭いスペースに効率良く配置することができる。
【０１０８】
以下、詳細な説明は省略するが、本発明の構成による優れた効果がいかにして得られるかを更に明確にするために、他の比較例についても簡単に説明する。
まず、燃料電池の一の側方に補機を他の側方にＤＣ／ＤＣコンバータを配置する並列配置では、燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの電気的接続は距離が近く接続し易いものの、燃料電池と補機との間の配管に曲げが多く、経路の無駄が多くなってしまう。また、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１０９】
また、燃料電池の一の側方に補機を、補機の燃料電池とは反対の側方にＤＣ／ＤＣコンバータを配置する並列配置では、燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの間に補機が入り、電気的接続に無駄が多くなり、燃料電池と補機との間の配管に曲げが多く、経路の無駄も多くなってしまう。また、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１１０】
また、燃料電池の一の側方にＤＣ／ＤＣコンバータを、ＤＣ／ＤＣコンバータの燃料電池とは反対の側方に補機を配置する並列配置では、燃料電池と補機との間にＤＣ／ＤＣコンバータが入いるため、距離も長くなり、無駄な経路も多くなってしまう。また、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１１１】
また、燃料電池の一の側方にＤＣ／ＤＣコンバータを並列に配置し、燃料電池の車両前方に補機を直列に配置すると、配管の行き戻りがなくなり良好である。しかし、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１１２】
また、燃料電池の一の側方にＤＣ／ＤＣコンバータを並列に配置し、燃料電池の車両後方に補機を直列に配置すると、燃料電池の配管接続用の端板と補機とが反対側となり、配管の配策が冗長となってしまう。また、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１１３】
また、燃料電池の一の側方に補機を並列に配置し、燃料電池の車両後方にＤＣ／ＤＣコンバータを直列に配置すると、燃料電池とＤＣ／ＤＣコンバータとの配線は交錯する部位が少なくて良いものの、燃料電池と補機との間の配管に曲げが多く、経路の無駄が多くなってしまう。また、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１１４】
また、燃料電池の一の側方に補機を並列に配置し、燃料電池の車両前方にＤＣ／ＤＣコンバータを直列に配置すると、ＤＣ／ＤＣコンバータが補機配策途中にあり配策上不利となり、燃料電池と補機との間の配管に曲げが多く、経路の無駄が多くなってしまう。また、車幅方向の狭いスペースに設置することはできない。
【０１１５】
また、燃料電池の車両後方に補機を直列に配置し、燃料電池の車両前方にＤＣ／ＤＣコンバータを直列に配置すると、燃料電池の配管接続用の端板と補機とが反対側となり、配管の配策が冗長となってしまう。
【０１１６】
また、燃料電池の車両後方にＤＣ／ＤＣコンバータを直列に配置し、ＤＣ／ＤＣコンバータの車両後方に補機を直列に配置すると、燃料電池の配管接続用の端板と補機とが反対側となり、しかも間にＤＣ／ＤＣコンバータが配置されるため、配管の配策が冗長となってしまう。
【０１１７】
また、燃料電池の車両後方に補機を直列に配置し、補機の車両後方にＤＣ／ＤＣコンバータを直列に配置すると、燃料電池の配管接続用の端板と補機とが反対側となるため、配管の配策が冗長となってしまう。
【符号の説明】
【０１１８】
１  燃料電池システム
２０  燃料電池
４１  ＤＣ／ＤＣコンバータ（コンバータ）
４３  トラクションモータ
４５  補機
５０  制御部
１００  コンパートメント
１０１  車室
１０２  床下空間
Ａ２  エアコンプレッサ
Ｃ１，Ｃ１１  ラジエータ
Ｖ  車両（燃料電池車両）
【図１】
2011142017.tif 000003
【図２】
2011142017.tif 000004
【図３】
2011142017.tif 000005
【図４】
2011142017.tif 000006
【図５】
2011142017.tif 000007
【図６】
2011142017.tif 000008
【図７】
2011142017.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の作動に関連する補機と、
前記燃料電池の発電電力を変換するコンバータと、を床下に備え、
車両前後方向に沿って、前記燃料電池、前記補機および前記コンバータを直列に配置し、前記補機を前記燃料電池と隣り合わせに配置してなり、
前記燃料電池は、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなると共に、セル積層方向一端部側で酸化ガスおよび燃料ガスが給排されるものであり、
車両前後方向前側から、前記コンバータ、前記補機、前記燃料電池の順に直列に配置してなる車両用燃料電池システム。
【請求項２】
酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の作動に関連する補機と、
前記燃料電池の発電電力を変換するコンバータと、を床下に備え、
車両前後方向に沿って、前記燃料電池、前記補機および前記コンバータを直列に配置し、前記補機を前記燃料電池と隣り合わせに配置してなり、
前記燃料電池は、酸化ガスと燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなると共に、セル積層方向一端部側で酸化ガスが給排され且つセル積層方向他端部側で燃料ガスが給排されるものであり、
車両前後方向前側から、前記コンバータ、前記燃料電池、前記補機の順に直列に配置してなる車両用燃料電池システム。
【請求項３】
前記補機は、前記燃料電池への流体給排に関連する機器と、当該機器に接続される配管又は／及び配線とを含むものである請求項１又は２に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用燃料電池システムを搭載した燃料電池車両であって、
車両前部に形成されたコンパートメント内に、前記コンバータと前記補機と前記燃料電池を制御する制御部と、前記燃料電池と前記コンバータを冷却するためのラジエータと、前記コンバータと電気的に接続された車両駆動用のトラクションモータと、前記燃料電池に酸化ガスとしての空気を圧送するエアコンプレッサと、が配置され、
前記コンパートメントの後方の車室下に形成された床下空間に、前記コンバータ、前記補機および前記燃料電池が配置されてなる燃料電池車両。
【国際調査報告】
2011142017.tif 000010
2011142017.tif 000011
2011142017.tif 000012
2011142017.tif 000013